. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)及項(xiàng)目開發(fā)應(yīng)用(實(shí)踐)課程設(shè)計(jì) 汽車中間軸軸承支架夾具設(shè)計(jì)院 別： 機(jī)電學(xué)院 班 級： 11機(jī)械師2 姓 名： 學(xué) 號： 2011095144107 指導(dǎo)教師： 覃孟揚(yáng) 日 期： 2014年12月24日 .目 錄前 言2一、零件的分析3（一）零件的作用3（二）零件的工藝分析3二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)4(一)確定毛坯的制造形式4（二）基面的選擇4（三）制定工藝路線4（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定5（五）確立切削用量及基本工時(shí)6三 卡具設(shè)計(jì)14（一）問題的提出14（二）卡具設(shè)計(jì)14設(shè)計(jì)小結(jié)18參考文獻(xiàn)19前 言 通過機(jī)床工藝及夾具設(shè)計(jì)，匯總所學(xué)專業(yè)知識，如機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、公差于配合。讓我們對所學(xué)的專業(yè)課得以鞏固、復(fù)習(xí)及實(shí)用，在理論與實(shí)踐上有機(jī)結(jié)合；使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實(shí)際工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！在些次設(shè)計(jì)中我主要是設(shè)計(jì)CA10B解放汽車中間軸軸承支架的機(jī)械加工工藝規(guī)程及13孔端面的銑床卡夾具設(shè)計(jì)。在此次課程設(shè)計(jì)過程中，我小組成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項(xiàng)設(shè)計(jì)。一、零件的分析（一）零件的作用題目所給的零件是CA10B汽車中間軸的軸承。它主要起到穩(wěn)固滾子的作用，在安裝時(shí)起到固定滾珠的作用，利于安裝。零件上方的13孔起固定作用，下方的70斜孔則是用于裝軸承。支撐中間軸。零件為鑄件，鑄造時(shí)起模度2°CA10B解放牌汽車中間軸軸承支架零件零件圖（二）零件的工藝分析 CA10B中間軸軸承支架共有兩處加工表面，其間有一定斜度要求，140孔有一定的斜度為5.5°，兩個(gè)13斜孔與中間的13斜孔角度為30°。分述如下：1.頂端13這一孔加工包括：13的孔，以及其內(nèi)端面，與外圓有位置要求，這個(gè)孔有高的位置度要求，與外圓中心2mm, 與突臺(tái)R5圓中心距離25mm，與兩端13的孔的垂直距離72mm。2.140孔及兩端表面這一孔加工包括：140的孔公差帶0.260，以及其前后兩個(gè)端面。這兩表面及孔有一定的位置度要求,即140 的孔前后兩個(gè)端面與頂端13的孔上表面有斜度要求，140 的孔與支撐架中心有斜度5.5°及寬度為50mm。 由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。3. 兩端13的孔及端平面 兩13的孔有位置要求232mm,與端面內(nèi)側(cè)為4mm，與突臺(tái)垂直。突臺(tái)要求高12mm且有斜度30°二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)(一)確定毛坯的制造形式零件材料為HT200?？紤]零件在運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。毛坯圖（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，加工140孔以外圓面為基準(zhǔn)鏜孔，加工前后端面相互為基準(zhǔn)進(jìn)行銑削加工。加工兩個(gè)13孔的突臺(tái)以突臺(tái)下表面及140孔做為基準(zhǔn)加工。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。（三）制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序一 粗銑140孔前端面。工序二 粗銑140孔后端面。工序三 擴(kuò)140孔工序四 粗銑13孔上端面。工序五 鉆13孔。工序六 粗銑兩側(cè)13孔端面。工序七 鉆兩側(cè)13孔。工序八 檢查2 工藝路線方案二工序一 粗銑140孔前端面。工序二 粗銑140孔后端面。工序三 擴(kuò)140孔工序四 粗銑13孔上端面。工序五 粗銑兩側(cè)13孔端面。工序六 鉆13孔。工序七 鉆兩側(cè)13孔。工序八 檢查上面工序可以適合大多數(shù)生產(chǎn)。通過方案一和二的比較，選擇方案一。工序八和工序九可設(shè)計(jì)用同一組專用夾具進(jìn)行加工，減少了裝夾誤差。以上工藝過程詳見工藝卡片。（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 CA10B解放汽車中間軸軸承支架零件材料為HT200，硬度170220HB，毛皮重量3kg，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（140前后端面）。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊（以下稱工藝手冊）表2.22.5，取140前后端面長度余量均分別為1.75,3（均為雙邊加工）銑削加工余量分別為：粗銑 1mm 2mm2. 內(nèi)孔（140已鑄成孔）查工藝手冊表2.22.5，取140已鑄成孔長度余量為4，即鑄成孔半徑為66mm。3.其他端面加工余量（三個(gè)3孔端面）查工藝手冊表2.22.5，取長度余量為3,銑削加工余量分別為：粗銑：2mm3. 其他尺寸直接鑄造得到由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。（五）確立切削用量及基本工時(shí)工序 以140圓前后為相互基準(zhǔn)，粗銑140孔前后端面。1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa, HBS=170220,鑄造。加工要求：粗銑140孔前后端面。機(jī)床：X5012立式銑床。刀具： 硬質(zhì)合金端銑刀,牌號YG8合金鋼。銑削寬度aw<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=6,故據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊（后簡稱工藝手冊）取刀具直徑do=80mm。查表21-18選擇刀具前角o5°,后角o14°，副后角o=8°,刃傾角s-15°,主偏角Kr=50°,副偏角Kr=5°,Kr=25°,過渡刃寬b=1mm。2. 銑削用量1）銑削深度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2）每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為1.5kw。查工藝手冊af=0.150.30mm/z。選擇較小量af=0.15 mm/z。3）查后刀面最大磨損及壽命 查工藝手冊表30-11，后刀面最大磨損為1.52.0mm。查工藝手冊表30-25，壽命T=180min4）計(jì)算切削速度 按工藝手冊表30-23， 切削速度范圍為60110m/min,現(xiàn)選用Vc72m/min，n=125r/min,af=0.2mm/z,Vfafzn=150mm/min.據(jù)X5012銑床參數(shù)，選擇nc=125r/min,Vfc=125mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*125/1000=31.4m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=125/(125*10)=0.1mm/z。5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查工藝手冊表30-25得Pcc=1.16kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定 ap=1.5mm，nc=125r/min,Vfc=125mm/s，V c=31.4m/min，f z=0.1mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí)工序 以140孔外圓為基準(zhǔn)，擴(kuò)140孔，保證孔的精度達(dá)到IT7。選擇鉆床：Z535立式鉆床。加工刀具分別為：擴(kuò)孔ø140mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；1.選擇擴(kuò)孔切削用量 1)確定進(jìn)給量f 根據(jù)表28-31:f=1.6-2.0mm/r.根據(jù)Z535機(jī)床說明書,取f=1.8mm/r.2)確定切削速度v及n 根據(jù)表28-33: 取v表=10m/min修正系數(shù): kmv=1.0, kapv=1.0,故V表=10m/min*1.0*1.0=10 m/min , N=1000v表/(d0)=5.9r/min,查機(jī)床說明書得:n=10r/min,實(shí)際切削速度為v=d0n*=1.7m/min.3)計(jì)算工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。6 各工序?qū)嶋H切削用量根據(jù)以上計(jì)算，該工序切削用量如下：擴(kuò)孔：d0=139mm,f=1.8mm/r,n=10r/min,v=1.7m/min7 鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命擴(kuò)孔后刀面最大磨損限度（查工藝手冊）為0.9.mm，壽命8.計(jì)算工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。工序 粗銑13孔上端面 1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=170220,鑄造。加工要求：粗銑140前后端面。機(jī)床：X5012立式銑床。刀具： 硬質(zhì)合金端銑刀,牌號YG8合金鋼。銑削寬度aw<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=6,故據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊（后簡稱工藝手冊）取刀具直徑do=80mm。查表21-18選擇刀具前角o5°,后角o14°，副后角o=8°,刃傾角s-12°,主偏角Kr=50°,副偏角Kr=5°,Kr=25°,過渡刃寬b=1mm。2. 切削用量1） 銑削深度 查表30-43因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2） 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為1.5kw。查工藝手冊af=0.150.30mm/z。由于是對稱銑，選較小量af=0.15 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 工序 以140孔及后端面為精基準(zhǔn)，鉆13孔，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達(dá)IT7。1選擇鉆床：Z535立式鉆床。加工刀具分別為：鉆孔ø13mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆；2.確定鉆削用量 （1）確定進(jìn)給量查工藝手冊表28-10得： 取f=0.8mm/r， 根據(jù)表28-8，按鉆頭強(qiáng)度所允許的進(jìn)給量f>1.75mm/r, 由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力Fmax=15690N(由機(jī)床說明書查出),根據(jù)表28-9允許的進(jìn)給量f>1.8mm/r。 由于所選進(jìn)給量f遠(yuǎn)小于f及f，故所選f可用。 （2）確定切削速度V，軸向力F，轉(zhuǎn)矩T及切削功率PM 根據(jù)工藝手冊表28-15，由插入法得：V表 =13.5m/min, F表=6460N, T表=58N·m, PM表=1.34KW 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同,故應(yīng)對所的結(jié)果進(jìn)行修正. 由表28-3得: kMv=1.0, klv=1.0,故V表=13.5 m/min×1.0×1.0=13.5 m/min.查Z535機(jī)床說明書，取n=245r/min.實(shí)際切削速度為由表28-5得：kMT= kMF=0.94,故F=6460*0.94=6072N，T=58*0.94=54.5 N·m（3）校驗(yàn)機(jī)床功率切削功率PM=PM表（n/n）kMM=1.32KW,機(jī)床有效功率PE=PE=3.65KW>PM, 故選擇的鉆削用量可用.即d0=18mm,f=0.8mm/r,n=245r/min,v=13.9m/min 相應(yīng)的F=6072N,T=54.5 N·m, PM=1.32KW,.計(jì)算工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。工序粗銑兩側(cè)13孔上端面1. 加工條件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=170220,鑄造。加工要求：精銑140前后端面。機(jī)床：X5012立式銑床。刀具： 硬質(zhì)合金端銑刀,牌號YG8合金鋼。銑削寬度aw<=60,深度ap<=4,齒數(shù)z=6,故據(jù)機(jī)械加工工藝師手冊（后簡稱工藝手冊）取刀具直徑do=80mm。查表21-18選擇刀具前角o5°,后角o14°，副后角o=8°,刃傾角s-12°,主偏角Kr=50°,副偏角Kr=5°,Kr=25°,過渡刃寬b=1mm。2. 切削用量1） 銑削深度 查表30-43因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需長度。2） 每齒進(jìn)給量 機(jī)床功率為1.5kw。查工藝手冊af=0.150.30mm/z。由于是對稱銑，選較小量af=0.15 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命 查工藝手冊表30-11，后刀面最大磨損為0.4mm。查工藝手冊表30-25，壽命T=180min4） 計(jì)算切削速度 按工藝手冊，查得Vc72m/min，n=125r/min,af=0.2mm/z,Vfafzn=150mm/min.據(jù)X5012銑床參數(shù)，選擇nc=125r/min,Vfc=125mm/s,則實(shí)際切削速度V c=3.14*80*125/1000=31.4m/min,實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=125/(125*10)=0.1mm/z。5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查工藝手冊Pcc=1.5kw,而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)合格。最終確定ap=1.5mm，nc=125r/min,Vfc=125mm/s，V c=31.4m/min，f z=0.1mm/z。6）計(jì)算基本工時(shí)工序 以140孔，端面，及頂端3孔為精基準(zhǔn)，鉆3孔（兩側(cè)）1. 選擇鉆頭及鉆床選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，鉆床為Z512-A.粗鉆時(shí)do=6mm，橫刃斜角=40-60°鋒角 ° 后角° 螺旋角° 2.確定切削用量 1）確定進(jìn)給量查工藝手冊,選f.按鉆頭強(qiáng)度選擇根據(jù)表28-8，按鉆頭強(qiáng)度所允許的進(jìn)給量f=0.6-0.72mm/r 按鉆頭強(qiáng)度選擇 最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量 經(jīng)校驗(yàn)校驗(yàn)成功。 2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查工藝手冊表）為0.0.8mm，壽命）確定切削速度V，軸向力F，轉(zhuǎn)矩T及切削功率PM 根據(jù)工藝手冊表28-15，由插入法得：V表 =m/min, F表=1295N, T表=2.88N·m, PM表=0.21KW由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同,故應(yīng)對所的結(jié)果進(jìn)行修正. 由表28-3得: kMv=1.0, klv=0.65,故V表=14m/min*0.65*1.0=9.1 m/min , 查Z535機(jī)床說明書，取n=500r/min.實(shí)際切削速度為由表28-5得：kMT= kMF=1.1,故F=1295*1.1=1424N，T=2.88*1.1=3.16 N·m4）校驗(yàn)機(jī)床功率切削功率PM=PM表（n/n）kMM=0.24KW,機(jī)床有效功率PE=PE=0.37KW>PM, 故選擇的鉆削用量可用.即d0=6mm,f=0.3mm/r,n=500r/min,v=9.42m/min 相應(yīng)的F=1424N,T=3.16 N·m, PM=0.24KW,.計(jì)算工時(shí)由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。工序 檢查其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。三 夾具設(shè)計(jì)經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第道工序銑13孔端面的銑床卡具。本卡具將用于X5012立式銑床。刀具選用硬質(zhì)合金端銑刀,牌號YG8合金鋼。（一） 問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位有較高的要求，是自由公差，定位要求較高。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便與快速性上，保證加工面的平整。（二） 夾具設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)在選擇定位方案時(shí)，由于定位方式多種多樣，對定位基準(zhǔn)、限位基準(zhǔn)的確定也有幾種不同方法，此處采用以下觀點(diǎn):當(dāng)工件中140的側(cè)面作為定位基面時(shí)，其本身為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態(tài)(平面度誤差為零)是定位基準(zhǔn)。但對于已經(jīng)加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認(rèn)為，定位基面就是定位基準(zhǔn)，二者重合。定位元件的確定選擇140孔的內(nèi)側(cè)面為基準(zhǔn)，再配以其上的一大圓銷（自由度限制數(shù)：5）來定位。夾緊裝置是采用帶固定手柄壓緊螺釘和螺旋壓板壓緊裝置。操作時(shí)只需擰動(dòng)螺母就可將工件夾緊。夾具上還設(shè)有對刀塊，用來確定銑刀的位置。此夾具定位元件采用一面和一銷定位,兩個(gè)輔助支撐釘做輔助支撐，擬用不完全限位方式定位。夾緊裝置夾緊基本原理理論夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時(shí)受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個(gè)重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會(huì)使它離開定位時(shí)所需確定的位置，才可以設(shè)有夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大的影響。該夾緊裝置是采用螺旋壓斑的聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。操作時(shí)只需擰動(dòng)螺母就可將工件夾緊。夾具上還設(shè)有對刀塊，用來確定銑刀的位置1 切削力和卡緊力計(jì)算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，Ø63mm, Z=14Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D-O.83·B·Z·kP (見切削手冊3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1為基本安全系數(shù)1.5 k1為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k1為刀具鈍化系數(shù)1.1 k1為斷續(xù)切削系數(shù)1.1F,=KFH =1.5×1.1×1.1×1.1×200=400 (N)實(shí)際加緊力為WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025螺母選用M16X1.5細(xì)牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm此時(shí)螺母的加緊力W已大于所需的800(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。設(shè)計(jì)小結(jié)為期兩周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我組三名同學(xué)在覃老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)等課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識。本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識。通過此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等?？偟膩碚f，這次設(shè)計(jì)，使我們在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學(xué)們批評指正！參考文獻(xiàn)1 曾志新機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)武漢理工大學(xué)出版社20012 鄧文英金屬工藝學(xué)高等教育出版社20053 陳宏鈞實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社20044 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